Kremniy bo'lmagan oksidlar orasida alumina yaxshi mexanik xususiyatlarga, yuqori haroratga va korroziyaga chidamliligiga ega, mezoporli alumina (MA) esa sozlanishi gözenek hajmi, katta o'ziga xos sirt maydoni, katta gözenek hajmi va katalizda keng qo'llaniladigan past ishlab chiqarish narxiga ega. boshqariladigan dori-darmonlarni chiqarish, adsorbsiya va neft xomashyosini yorilish, gidrokreking va gidrodesulfurizatsiya kabi boshqa sohalar.Mikroporoz alumina sanoatda keng qo'llaniladi, lekin u alumina faolligiga, xizmat muddati va katalizatorning selektivligiga bevosita ta'sir qiladi. Masalan, avtomobil egzozlarini tozalash jarayonida dvigatel moyi qo'shimchalaridan to'plangan ifloslantiruvchi moddalar koks hosil qiladi, bu katalizator teshiklarining tiqilib qolishiga olib keladi va shu bilan katalizator faolligini pasaytiradi. Surfaktant alumina tashuvchisi tuzilishini MA hosil qilish uchun sozlash uchun ishlatilishi mumkin. Uning katalitik ishlashini yaxshilang.
MA cheklovchi ta'sirga ega va yuqori haroratli kalsinatsiyadan so'ng faol metallar o'chiriladi. Bundan tashqari, yuqori haroratli kalsinatsiyadan so'ng, mezoporoz struktura qulab tushadi, MA skeleti amorf holatda bo'ladi va sirt kislotaligi funksionallik sohasidagi uning talablariga javob bera olmaydi. Modifikatsiya bilan ishlov berish tez-tez katalitik faollikni, mezoporoz strukturaning barqarorligini, sirt termal barqarorligini va MA materiallarining sirt kislotaligini yaxshilash uchun kerak. Umumiy o'zgartirish guruhlariga metall heteroatomlar (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pd, Pt, Zr va boshqalar) kiradi. ) va metall oksidlari (TiO2, NiO, Co3O4, CuO, Cu2O, RE2O7 va boshqalar) MA yuzasiga yuklanadi yoki skeletga qo'shiladi.
Noyob tuproq elementlarining maxsus elektron konfiguratsiyasi uning birikmalarini maxsus optik, elektr va magnit xususiyatlarga ega qiladi va katalitik materiallar, fotoelektrik materiallar, adsorbsion materiallar va magnit materiallarda qo'llaniladi. Noyob tuproq modifikatsiyalangan mezoporli materiallar kislota (ishqoriy) xususiyatini sozlashi, kislorod bo'shligini oshirishi va bir xil dispersiya va barqaror nanometr shkalasi bilan metall nanokristalli katalizatorni sintez qilishi mumkin. Tegishli gözenekli materiallar va noyob tuproqlar metall nanokristallarning sirt dispersiyasini va barqarorligi va uglerod cho'kmasini yaxshilashi mumkin. katalizatorlarning qarshiligi. Ushbu maqolada katalitik ish faoliyatini, termal barqarorlikni, kislorodni saqlash hajmini, o'ziga xos sirt maydoni va g'ovak tuzilishini yaxshilash uchun MA ning noyob tuproq modifikatsiyasi va funksionalligi kiritiladi.
1 MA tayyorlash
1.1 alyuminiy oksidi tashuvchini tayyorlash
Alumina tashuvchisini tayyorlash usuli uning gözenek tuzilishi taqsimotini aniqlaydi va uning umumiy tayyorlash usullari psevdo-boehmit (PB) dehidratsiya usuli va sol-gel usulini o'z ichiga oladi. Pseudoboehmit (PB) birinchi marta Kalvet tomonidan taklif qilingan va H + alumina hosil qilish uchun yuqori haroratda kaltsiylangan va suvsizlangan qatlamlararo suvni o'z ichiga olgan g-AlOOH kolloid PB olish uchun peptizatsiyani rag'batlantirgan. Turli xil xom ashyolarga ko'ra, u ko'pincha yog'ingarchilik usuli, karbonizatsiya usuli va spirtli alyuminiy gidroliz usuliga bo'linadi.PB ning kolloid eruvchanligi kristallikdan ta'sirlanadi va u kristallanishning ortishi bilan optimallashtiriladi, shuningdek, operatsion jarayon parametrlariga ta'sir qiladi.
PB odatda yog'ingarchilik usuli bilan tayyorlanadi. Ishqor aluminat eritmasiga qo'shiladi yoki aluminat eritmasiga kislota qo'shiladi va gidratlangan alumina olish uchun cho'ktiriladi (ishqoriy cho'kma) yoki alumina monohidratini olish uchun kislota aluminat cho'kmasi qo'shiladi, keyin yuviladi, quritiladi va PB olish uchun kalsinlanadi. Yog'ingarchilik usulini ishlatish oson va arzon narxlarda, ko'pincha sanoat ishlab chiqarishida qo'llaniladi, lekin unga ko'p omillar ta'sir qiladi (eritma pH, konsentratsiya, harorat va boshqalar). Va yaxshi disperslik bilan zarrachalarni olish uchun bu shart qat'iydir. Karbonizatsiya usulida Al(OH)3 CO2 va NaAlO2 reaksiyasi natijasida olinadi, PB esa qarishdan keyin olinishi mumkin. Bu usul oddiy operatsiya, yuqori mahsulot sifati, ifloslanishsiz va arzon narxlardagi afzalliklariga ega va yuqori katalitik faollik, mukammal korroziyaga chidamliligi va yuqori o'ziga xos sirt maydoniga ega alyuminiy oksidi tayyorlashi mumkin, past sarmoya va yuqori rentabellik. yuqori toza PB tayyorlash uchun. Alyuminiy alkoksidi alyuminiy oksidi monohidratini hosil qilish uchun gidrolizlanadi va keyin yaxshi kristallik, bir xil zarracha hajmi, konsentrlangan gözenek hajmi taqsimoti va sferik zarrachalarning yuqori yaxlitligiga ega bo'lgan yuqori toza PB olish uchun ishlov beriladi. Biroq, jarayon murakkab bo'lib, ma'lum zaharli organik erituvchilardan foydalanish tufayli uni tiklash qiyin.
Bundan tashqari, noorganik tuzlar yoki metallarning organik birikmalari alumina prekursorlarini sol-gel usuli bilan tayyorlash uchun keng qo'llaniladi va zol hosil qilish uchun eritmalar tayyorlash uchun toza suv yoki organik erituvchilar qo'shiladi, keyin jellanadi, quritiladi va qovuriladi. Hozirgi vaqtda aluminani tayyorlash jarayoni hali ham PB dehidratsiya usuli asosida takomillashtirilmoqda va karbonizatsiya usuli uning iqtisodiyoti va atrof-muhit muhofazasi tufayli sanoat alyuminiy oksidi ishlab chiqarishning asosiy usuliga aylandi.Zol-gel usuli bilan tayyorlangan alumina katta e'tiborni tortdi. potentsial usul bo'lgan bir xildagi gözenek hajmi taqsimoti tufayli, lekin sanoatda qo'llanilishini amalga oshirish uchun uni yaxshilash kerak.
1.2 MA tayyorlash
An'anaviy alyuminiy oksidi funktsional talablarga javob bera olmaydi, shuning uchun yuqori samarali MA tayyorlash kerak. Sintez usullari odatda quyidagilarni o'z ichiga oladi: qattiq shablon sifatida uglerod qolipi bilan nano-quyma usuli; SDA sintezi: SDA va boshqa katyonik, anionik yoki noionik sirt faol moddalar kabi yumshoq shablonlarning mavjudligida bug'lanish bilan bog'liq o'z-o'zini yig'ish jarayoni (EISA).
1.2.1 EISA jarayoni
Yumshoq shablon kislotali holatda qo'llaniladi, bu qattiq membran usulining murakkab va ko'p vaqt talab qiladigan jarayonidan qochadi va diafragmaning doimiy modulyatsiyasini amalga oshirishi mumkin. Ma'lumotni EISA tomonidan tayyorlash oson mavjudligi va takrorlanishi tufayli ko'pchilikning e'tiborini tortdi. Turli xil mezoporli tuzilmalar tayyorlanishi mumkin. MA ning gözenek hajmi sirt faol moddaning hidrofobik zanjir uzunligini o'zgartirish yoki eritmadagi gidroliz katalizatorining alyuminiy kashshofining molyar nisbatini sozlash orqali sozlanishi mumkin.Shuning uchun EISA, shuningdek, yuqori sirtning bir bosqichli sintezi va modifikatsiyasi sol-gel usuli sifatida ham tanilgan. maydoni MA va buyurtma mesoporous alumina (OMA), P123, F127, trietanolamin (choy) kabi turli yumshoq shablonlarga qo'llangan. EISA alyuminiy alkoksidlar va sirt faol moddalar shablonlari kabi organoalyuminiy prekursorlarini birgalikda yig'ish jarayonini almashtirishi mumkin. , odatda alyuminiy izopropoksid va P123, mesoporous materiallar bilan ta'minlash uchun. EISA jarayonining muvaffaqiyatli rivojlanishi barqaror zolni olish uchun gidroliz va kondensatsiya kinetikasini aniq sozlashni talab qiladi va solda sirt faol mitsellar tomonidan hosil qilingan mezofaza rivojlanishiga imkon beradi.
EISA jarayonida suvsiz erituvchilar (masalan, etanol) va organik komplekslashtiruvchi moddalardan foydalanish alyuminiy organoalyuminiy prekursorlarining gidroliz va kondensatsiya tezligini samarali ravishda sekinlashtirishi va Al (OR) 3 va kabi OMA materiallarining o'z-o'zini yig'ishini keltirib chiqarishi mumkin. alyuminiy izopropoksid. Biroq, suvli bo'lmagan uchuvchi erituvchilarda, sirt faol moddalar shablonlari odatda hidrofillik / gidrofobikligini yo'qotadi. Bundan tashqari, gidroliz va polikondensatsiyaning kechikishi tufayli oraliq mahsulot hidrofobik guruhga ega, bu esa sirt faol moddasi shablonlari bilan o'zaro ta'sir qilishni qiyinlashtiradi. Faqat erituvchining bug'lanishi jarayonida sirt faol moddaning konsentratsiyasi va alyuminiyning gidroliz va polikondensatsiya darajasi asta-sekin oshirilganda, shablon va alyuminiyning o'z-o'zidan yig'ilishi mumkin. Shuning uchun, erituvchilarning bug'lanish sharoitlariga va prekursorlarning gidroliz va kondensatsiya reaktsiyasiga ta'sir qiluvchi ko'plab parametrlar, masalan, harorat, nisbiy namlik, katalizator, erituvchining bug'lanish tezligi va boshqalar yakuniy yig'ish tuzilishiga ta'sir qiladi. Shaklda ko'rsatilganidek. 1, yuqori termal barqarorlik va yuqori katalitik ko'rsatkichlarga ega bo'lgan OMA materiallari solvotermik bug'lanish bilan induktsiyalangan o'z-o'zini yig'ish (SA-EISA) tomonidan sintez qilingan. solvotermik ishlov berish alyuminiy prekursorlarining to'liq gidrolizlanishiga yordam berdi, bu kichik o'lchamli klaster alyuminiy gidroksil guruhlarini hosil qildi, bu sirt faol moddalar va alyuminiy o'rtasidagi o'zaro ta'sirni kuchaytirdi.EISA jarayonida ikki o'lchovli olti burchakli mezofaza hosil bo'ldi va OMA materialini hosil qilish uchun 400 ℃ da kalsinlanadi. An'anaviy EISA jarayonida bug'lanish jarayoni organoalyuminiy kashshofining gidrolizlanishi bilan birga keladi, shuning uchun bug'lanish shartlari OMA ning reaktsiyasi va yakuniy tuzilishiga muhim ta'sir ko'rsatadi. Solvotermik ishlov berish bosqichi alyuminiy prekursorining to'liq gidrolizlanishiga yordam beradi va qisman kondensatsiyalangan klasterli alyuminiy gidroksil guruhlarini hosil qiladi.OMA bug'lanishning keng doirasi ostida hosil bo'ladi. An'anaviy EISA usuli bilan tayyorlangan MA bilan solishtirganda, SA-EISA usuli bilan tayyorlangan OMA yuqori gözenek hajmiga, yaxshiroq o'ziga xos sirt maydoniga va yaxshi termal barqarorlikka ega. Kelajakda EISA usuli reaming agentidan foydalanmasdan yuqori konvertatsiya tezligi va mukammal selektivlik bilan ultra katta diafragma MA tayyorlash uchun ishlatilishi mumkin.
1-rasm OMA materiallarini sintez qilish uchun SA-EISA usulining oqim sxemasi
1.2.2 boshqa jarayonlar
An'anaviy MA tayyorlash aniq mezoporoz tuzilishga erishish uchun sintez parametrlarini aniq nazorat qilishni talab qiladi va shablon materiallarini olib tashlash ham qiyin, bu sintez jarayonini murakkablashtiradi. Hozirgi vaqtda ko'plab adabiyotlarda MA ning turli shablonlar bilan sintezi haqida xabar berilgan. So'nggi yillarda tadqiqot asosan suvli eritmada alyuminiy izopropoksid tomonidan glyukoza, saxaroza va kraxmal bilan MA sinteziga qaratilgan. Ushbu MA materiallarining aksariyati alyuminiy manbalari sifatida alyuminiy nitrat, sulfat va alkoksiddan sintezlanadi. MA CTAB shuningdek, alyuminiy manbai sifatida PB ni to'g'ridan-to'g'ri o'zgartirish orqali olinadi. Turli strukturaviy xususiyatlarga ega MA, ya'ni Al2O3)-1, Al2O3)-2 va al2o3Va yaxshi termal barqarorlikka ega. Sirt faol moddaning qo'shilishi PB ning o'ziga xos kristalli tuzilishini o'zgartirmaydi, lekin zarrachalarning stacking rejimini o'zgartiradi. Bundan tashqari, Al2O3-3 ning hosil bo'lishi PEG organik erituvchisi bilan stabillashgan nanozarrachalarning yopishishi yoki PEG atrofida agregatsiyalanishi natijasida hosil bo'ladi. Biroq, Al2O3-1 ning g'ovak hajmining taqsimlanishi juda tor. Bundan tashqari, palladiy asosidagi katalizatorlar tashuvchi sifatida sintetik MA bilan tayyorlangan. Metan yonish reaktsiyasida Al2O3-3 tomonidan qo'llab-quvvatlangan katalizator yaxshi katalitik ishlash ko'rsatdi.
Birinchi marta nisbatan tor gözenek hajmi taqsimotiga ega MA arzon va alyuminiyga boy alyuminiy qora cüruf ABD yordamida tayyorlangan. Ishlab chiqarish jarayoni past haroratda va normal bosimda ekstraktsiya jarayonini o'z ichiga oladi. Ekstraksiya jarayonida qolgan qattiq zarralar atrof-muhitni ifloslantirmaydi va past xavf bilan to'planishi yoki beton qo'llashda plomba yoki agregat sifatida qayta ishlatilishi mumkin. Sintezlangan MA ning o'ziga xos sirt maydoni 123 ~ 162 m2 / g, gözenek hajmi taqsimoti tor, tepalik radiusi 5,3 nm va g'ovaklilik 0,37 sm3 / g. Material nano o'lchamli va kristall o'lchami taxminan 11 nm. Qattiq holat sintezi MA ni sintez qilishning yangi jarayoni bo'lib, klinik foydalanish uchun radiokimyoviy absorbent ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin. Alyuminiy xlorid, ammoniy karbonat va glyukoza xomashyosi 1: 1,5: 1,5 molyar nisbatda aralashtiriladi va MA yangi qattiq holatdagi mexanik-kimyoviy reaksiya orqali sintezlanadi.Issiqlik batareyasi uskunasida 131I konsentratsiyalash orqali konsentratsiyadan keyingi umumiy rentabellik 1391I ni tashkil qiladi. Olingan 131I[NaI] eritmasi yuqori radioaktiv kontsentratsiyaga ega (1,7TBq/mL), shuning uchun qalqonsimon bez saratonini davolash uchun katta dozali 131I[NaI] kapsulalaridan foydalanishni amalga oshiradi.
Xulosa qilib aytadigan bo'lsak, kelajakda kichik molekulyar shablonlarni ko'p darajali tartibli gözenek tuzilmalarini qurish, materiallarning strukturasini, morfologiyasini va sirt kimyoviy xususiyatlarini samarali sozlash va katta sirt maydoni va buyurtma qilingan qurt teshigi MA ni yaratish uchun ham ishlab chiqilishi mumkin. Arzon shablonlarni va alyuminiy manbalarini o'rganing, sintez jarayonini optimallashtiring, sintez mexanizmini aniqlang va jarayonni boshqaring.
2 MA o'zgartirish usuli
Faol komponentlarni MA tashuvchisida bir xilda taqsimlash usullari singdirish, in-situ sintez, cho'ktirish, ion almashinuvi, mexanik aralashtirish va eritishni o'z ichiga oladi, ular orasida birinchi ikkitasi eng ko'p qo'llaniladi.
2.1 in-situ sintez usuli
Funktsional modifikatsiyada ishlatiladigan guruhlar materialning skelet tuzilishini o'zgartirish va barqarorlashtirish va katalitik ish faoliyatini yaxshilash uchun MA tayyorlash jarayonida qo'shiladi. Jarayon 2-rasmda ko'rsatilgan. Liu va boshqalar. Andoza sifatida P123 bilan Ni/Mo-Al2O3in situ sintezlangan. Ni ham, Mo ham MA ning mezopor tuzilishini buzmasdan, tartiblangan MA kanallarida tarqaldi va katalitik ishlash aniq yaxshilandi. Sintezlangan gamma-al2o3substratda in-situ o'stirish usulini qabul qilish, g-Al2O3 bilan solishtirganda, MnO2-Al2O3 kattaroq BET o'ziga xos sirt maydoni va g'ovak hajmiga ega va tor gözenek hajmi taqsimoti bilan bimodal mezoporoz tuzilishga ega. MnO2-Al2O3 tez adsorbsiya tezligi va F- uchun yuqori samaradorlikka ega va keng pH qo'llash oralig'iga ega (pH = 4 ~ 10), bu amaliy sanoat qo'llash sharoitlariga mos keladi. MnO2-Al2O3 ning qayta ishlash ko'rsatkichi g-Al2Onikidan yaxshiroq. Strukturaviy barqarorlikni yanada optimallashtirish kerak. Xulosa qilib aytadigan bo'lsak, in-situ sintezi natijasida olingan MA modifikatsiyalangan materiallar yaxshi tuzilishga ega, guruhlar va alumina tashuvchilar o'rtasidagi kuchli o'zaro ta'sirga ega, qattiq birikma, katta moddiy yuk va katalitik reaktsiya jarayonida faol komponentlarning to'kilishiga olib kelishi oson emas. , va katalitik ishlash sezilarli darajada yaxshilanadi.
2-rasm Funksionallashtirilgan MA ni in-situ sintez yo'li bilan tayyorlash
2.2 emdirish usuli
Tayyorlangan MA ni o'zgartirilgan guruhga botirish va kataliz, adsorbsiya va shunga o'xshash ta'sirlarni amalga oshirish uchun ishlov berishdan keyin o'zgartirilgan MA materialini olish. Cai va boshqalar. sol-gel usuli bilan P123 dan MA tayyorladi va kuchli adsorbsion ko'rsatkichga ega bo'lgan aminokislotali MA materialini olish uchun uni etanol va tetraetilenpentamin eritmasiga namladi. Bundan tashqari, Belkacemi va boshqalar. buyurtma qilingan rux qo'shilgan modifikatsiyalangan MA materiallarini olish uchun xuddi shu jarayon bilan ZnCl2 eritmasiga botiriladi. Maxsus sirt maydoni va g'ovak hajmi mos ravishda 394m2/g va 0,55 sm3/g ni tashkil qiladi. In-situ sintez usuli bilan solishtirganda, emdirish usuli yaxshiroq element dispersiyasiga, barqaror mezoporoz tuzilishga va yaxshi adsorbsiya ko'rsatkichlariga ega, ammo faol komponentlar va alumina tashuvchisi o'rtasidagi o'zaro ta'sir kuchi zaif va katalitik faollik tashqi omillar tomonidan osongina aralashadi.
3 funktsional taraqqiyot
Maxsus xususiyatlarga ega noyob tuproq MA sintezi kelajakda rivojlanish tendentsiyasidir. Hozirgi vaqtda ko'plab sintez usullari mavjud. Jarayon parametrlari MA ishlashiga ta'sir qiladi. MA ning o'ziga xos sirt maydoni, gözenek hajmi va g'ovak diametri shablon turi va alyuminiy prekursor tarkibi bilan sozlanishi mumkin. Kalsinlanish harorati va polimer shablonining konsentratsiyasi MA ning o'ziga xos sirt maydoni va g'ovak hajmiga ta'sir qiladi. Suzuki va Yamauchi kalsinlanish harorati 500 ℃ dan 900 ℃ gacha oshirilganligini aniqladilar. Diafragmani oshirish va sirt maydonini kamaytirish mumkin. Bundan tashqari, noyob tuproq modifikatsiyasi bilan ishlov berish katalitik jarayonda MA materiallarining faolligini, sirt termal barqarorligini, strukturaviy barqarorligini va sirt kislotaligini yaxshilaydi va MA funktsionalizatsiyasining rivojlanishiga javob beradi.
3.1 Ftorni tozalash adsorbenti
Xitoyda ichimlik suvi tarkibidagi ftor jiddiy zararli hisoblanadi. Bundan tashqari, sanoat sink sulfat eritmasida ftor miqdorining oshishi elektrod plastinkasining korroziyasiga, ish muhitining yomonlashishiga, elektr sink sifatining pasayishiga va kislota ishlab chiqarish tizimida qayta ishlangan suv miqdorining pasayishiga olib keladi. va suyuq yotqizilgan o'choqli o'choqli gazni elektroliz qilish jarayoni. Hozirgi vaqtda adsorbsion usul nam deflorinatsiyaning keng tarqalgan usullari orasida eng jozibador hisoblanadi.Biroq, yomon adsorbsiya qobiliyati, tor mavjud pH diapazoni, ikkilamchi ifloslanish va boshqalar kabi ba'zi kamchiliklar mavjud. Faollashtirilgan uglerod, amorf alumina, faol alumina va boshqa adsorbentlar suvni ftorizatsiya qilish uchun ishlatilgan, ammo adsorbentlarning narxi yuqori va neytral eritmada yoki yuqori konsentratsiyada F-ning adsorbsion qobiliyati past. Faollashtirilgan alumina eng keng tarqalgan bo'lib qoldi. neytral pH qiymatida ftoridga yuqori darajada yaqinligi va selektivligi tufayli ftoridni olib tashlash uchun adsorbentni o'rgangan, ammo u ftoridning yomon adsorbsion qobiliyati bilan cheklangan va faqat pH<6 da u yaxshi ftorid adsorbsiya ko'rsatkichiga ega bo'lishi mumkin.MA keng e'tiborni tortdi. Atrof-muhit ifloslanishini nazorat qilishda, chunki uning katta o'ziga xos sirt maydoni, noyob gözenek hajmi effekti, kislota-asos ishlashi, termal va mexanik barqarorlik. Kundu va boshqalar. 62,5 mg/g maksimal ftor adsorbsion quvvati bilan tayyorlangan MA. MA ning ftor adsorbsion qobiliyatiga uning strukturaviy xususiyatlari, masalan, o'ziga xos sirt maydoni, sirt funktsional guruhlari, g'ovak hajmi va umumiy gözenek hajmi katta ta'sir ko'rsatadi. MA ning strukturasi va ishlashini sozlash uning adsorbsion ish faoliyatini yaxshilashning muhim usuli hisoblanadi.
La ning qattiq kislotasi va ftorning qattiq asosliligi tufayli La va ftor ionlari o'rtasida kuchli yaqinlik mavjud. So'nggi yillarda ba'zi tadqiqotlar La modifikator sifatida ftoridning adsorbsion qobiliyatini yaxshilashi mumkinligini aniqladi. Biroq, nodir tuproq adsorbentlarining strukturaviy barqarorligi past bo'lganligi sababli, eritmaga ko'proq noyob erlar singib ketadi, natijada suvning ikkilamchi ifloslanishi va inson salomatligiga zarar yetkaziladi. Boshqa tomondan, suv muhitida alyuminiyning yuqori konsentratsiyasi inson salomatligi uchun zaharlardan biridir. Shuning uchun ftorni yo'qotish jarayonida yaxshi turg'unlik va boshqa elementlarning yuvilishi yoki kamroq yuvilishi bilan bir turdagi kompozit adsorbentni tayyorlash kerak. La va Ce tomonidan o'zgartirilgan MA singdirish usuli bilan tayyorlangan (La / MA va Ce / MA). Nodir tuproq oksidlari birinchi marta MA yuzasiga muvaffaqiyatli yuklandi, ular yuqori deflorinatsiya ko'rsatkichlariga ega. Ftorni yo'qotishning asosiy mexanizmlari elektrostatik adsorbsiya va kimyoviy adsorbsiya, sirt musbat zaryadining elektron tortishishi va ligand almashinuvi reaktsiyasi sirt gidroksil bilan birlashadi, Adsorbent yuzasidagi gidroksil funktsional guruhi F- bilan vodorod bog'ini hosil qiladi, La va Ce modifikatsiyasi ftorning adsorbsion qobiliyatini yaxshilaydi, La / MA ko'proq gidroksil adsorbsiya joylarini o'z ichiga oladi va F ning adsorbsiya qobiliyati La / MA tartibida. >Ce/MA>MA. Dastlabki kontsentratsiyaning ortishi bilan ftorning adsorbsion qobiliyati ortadi. Adsorbsion ta'sir pH 5 ~ 9 bo'lganda eng yaxshi bo'ladi va ftorning adsorbsiya jarayoni Langmuir izotermik adsorbsion modeliga mos keladi. Bundan tashqari, alumina tarkibidagi sulfat ionlarining aralashmalari ham namunalar sifatiga sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin. Noyob tuproq modifikatsiyalangan alumina bo'yicha tegishli tadqiqotlar olib borilgan bo'lsa-da, tadqiqotlarning aksariyati sanoatda qo'llanilishi qiyin bo'lgan adsorbent jarayoniga qaratilgan.Kelajakda biz rux sulfat eritmasida ftor kompleksining dissotsiatsiya mexanizmini o'rganishimiz mumkin. va ftor ionlarining migratsiya xususiyatlari, sink gidrometallurgiya tizimida sink sulfat eritmasini ftorizatsiya qilish uchun samarali, arzon va qayta tiklanadigan ftor ion adsorbentini olish va noyob tuproqli MA nano adsorbentiga asoslangan yuqori ftorli eritmani davolash uchun jarayonni boshqarish modelini yaratish.
3.2 Katalizator
3.2.1 Metanning quruq reformatsiyasi
Noyob tuproq gözenekli materiallarning kislotaliligini (asosligini) sozlashi, kislorod bo'shligini oshirishi va bir xil dispersiya, nanometr shkalasi va barqarorligi bilan katalizatorlarni sintez qilishi mumkin. Ko'pincha CO2 metanatsiyasini katalizlash uchun asil metallar va o'tish metallarini qo'llab-quvvatlash uchun ishlatiladi. Hozirgi vaqtda nodir tuproq modifikatsiyalangan mezoporli materiallar metanning quruq reformatsiyasi (MDR), VOClarning fotokatalitik degradatsiyasi va dum gazini tozalash uchun rivojlanmoqda. Asil metallar (Pd, Ru, Rh va boshqalar) va boshqa o'tish metallari (masalan, Co, Fe va boshqalar), Ni / Al2O3 katalizatori yuqori katalitik faolligi va selektivligi, yuqori barqarorligi va metan uchun arzonligi uchun keng qo'llaniladi. Biroq, Ni/Al2O3 yuzasida Ni nanozarrachalarining sinterlanishi va uglerodli cho'kishi katalizatorning tez deaktivatsiyasiga olib keladi. Shuning uchun katalitik faollikni, barqarorlikni va kuyishga chidamliligini oshirish uchun tezlashtiruvchi vositani qo'shish, katalizator tashuvchisini o'zgartirish va tayyorlash yo'nalishini yaxshilash kerak. Umuman olganda, noyob tuproq oksidlari heterojen katalizatorlarda tizimli va elektron promouterlar sifatida ishlatilishi mumkin va CeO2 Ni ning tarqalishini yaxshilaydi va kuchli metall tayanch o'zaro ta'siri orqali metall Ni ning xususiyatlarini o'zgartiradi.
MA metallarning tarqalishini kuchaytirish va ularning aglomeratsiyasini oldini olish uchun faol metallarni cheklash uchun keng qo'llaniladi. Kislorodni saqlash qobiliyati yuqori bo'lgan La2O3 konversiya jarayonida uglerod qarshiligini oshiradi va La2O3 yuqori reformatsion faollik va chidamlilikka ega bo'lgan mezoporoz alumina ustida Co ning tarqalishini rag'batlantiradi. La2O3promotor Co/MA katalizatorining MDR faolligini oshiradi va katalizator yuzasida Co3O4 va CoAl2O4 fazalari hosil bo'ladi. Biroq, yuqori darajada disperslangan La2O3 8nm ~ 10nm kichik donaga ega. MDR jarayonida La2O3 va CO2 o'rtasidagi in-situ o'zaro ta'siri katalizator yuzasida CxHy ning samarali yo'q qilinishiga olib keladigan La2O2CO3 mezofazani hosil qildi. La2O3 yuqori elektron zichligini ta'minlash va 10% Co/MAda kislorod bo'shligini oshirish orqali vodorodning kamayishiga yordam beradi. La2O3 qo'shilishi CH4 iste'molining ko'rinadigan faollashuv energiyasini kamaytiradi. Shu sababli, CH4 ning konversiya darajasi 1073K K da 93,7% gacha ko'tarildi. La2O3 qo'shilishi katalitik faollikni yaxshiladi, H2 ning kamayishiga yordam berdi, Co0 faol joylari sonini ko'paytirdi, kamroq yotqizilgan uglerod ishlab chiqardi va kislorod bo'shligini 73,3% ga oshirdi.
Ce va Pr Ni / Al2O3 katalizatorida Li Xiaofengda teng hajmli emdirish usuli bilan qo'llab-quvvatlandi. Ce va Pr qo'shilgandan so'ng H2 ning selektivligi ortdi va CO ning selektivligi pasaydi. Pr tomonidan o'zgartirilgan MDR mukammal katalitik qobiliyatga ega edi va H2 ning selektivligi 64,5% dan 75,6% gacha ko'tarildi, CO ning selektivligi 31,4% dan Peng Shujing va boshq. sol-gel usuli ishlatilgan, Se-modifikatsiyalangan MA alyuminiy izopropoksid, izopropanol erituvchi va seriy nitrat heksahidrat bilan tayyorlangan. Mahsulotning o'ziga xos sirt maydoni biroz oshdi. Ce qo'shilishi MA yuzasida novdaga o'xshash nanozarrachalarning agregatsiyasini kamaytirdi. g- Al2O3 yuzasidagi ba'zi gidroksil guruhlari asosan Ce birikmalari bilan qoplangan. MA ning termal barqarorligi yaxshilandi va 1000 ℃ da 10 soat davomida kalsinlangandan so'ng kristal fazasi o'zgarishi sodir bo'lmadi.Wang Baowei va boshqalar. tayyorlangan MA materiali CeO2-Al2O4 ko'p cho'ktirish usuli bilan. Kubik mayda donalarga ega CeO2 aluminada bir xilda tarqalgan. CeO2-Al2O4 da Co va Mo ni qo'llab-quvvatlagandan so'ng, alumina va faol komponent Co va Mo o'rtasidagi o'zaro ta'sir CEO2 tomonidan samarali ravishda inhibe qilindi.
Noyob tuproq promouterlari (La, Ce, y va Sm) MDR uchun Co/MA katalizatori bilan birlashtiriladi va jarayon rasmda ko'rsatilgan. 3. noyob tuproq promouterlari CO ning MA tashuvchisida tarqalishini yaxshilashi va ko zarrachalarining aglomeratsiyasini inhibe qilishi mumkin. zarracha hajmi qanchalik kichik bo'lsa, Co-MA o'zaro ta'siri shunchalik kuchli bo'ladi, YCo/MA katalizatorida katalitik va sinterlash qobiliyati shunchalik kuchli bo'ladi va bir nechta promotorlarning MDR faolligi va uglerod cho'kishiga ijobiy ta'siri. 4 - 1023K, Co2: ch4: N2 = 1 ∶ 1 ∶ 3,1 8 soat davomida MDR davolashdan keyin HRTEM iMAge. Co zarralari qora dog'lar shaklida, MA tashuvchilar esa elektron zichligi farqiga bog'liq bo'lgan kulrang shaklda mavjud. 10% Co/MA (4b-rasm) bilan HRTEM tasvirida Co metall zarralarining aglomeratsiyasi ma tashuvchilarda kuzatiladi Noyob tuproq promotorining qo'shilishi Co zarralarini 11,0nm ~ 12,5nm gacha kamaytiradi. YCo / MA kuchli Co-MA shovqiniga ega va uning sinterlash ko'rsatkichlari boshqa katalizatorlarga qaraganda yaxshiroq. qo'shimcha ravishda, anjirda ko'rsatilganidek. 4b dan 4f gacha, katalizatorlarda ichi bo'sh uglerod nanosimlari (CNF) ishlab chiqariladi, ular gaz oqimi bilan aloqada bo'lib, katalizatorni o'chirishni oldini oladi.
3-rasm Noyob tuproq qo'shilishining Co/MA katalizatorining fizik va kimyoviy xossalariga va MDR katalitik ko'rsatkichlariga ta'siri
3.2.2 Deoksidlanish katalizatori
Fe2O3/Meso-CeAl, se-doplangan Fe-asosidagi deoksidlanish katalizatori 1-butenni CO2 sifatida yumshoq oksidlovchi bilan oksidlovchi dehidrogenlash yo'li bilan tayyorlangan va 1,3-butadien (BD) sintezida ishlatilgan. Ce alumina matritsasida yuqori darajada tarqalgan va Fe2O3 / mezo yuqori darajada tarqalgan Fe2O3 / Meso-CeAl-100 katalizatori nafaqat yuqori darajada tarqalgan temir turlari va yaxshi strukturaviy xususiyatlarga ega, balki yaxshi kislorod saqlash qobiliyatiga ega, shuning uchun u yaxshi adsorbsiya va faollashtirish qobiliyatiga ega. CO2. 5-rasmda ko'rsatilganidek, TEM tasvirlari Fe2O3 / Meso-CeAl-100 muntazam ekanligini ko'rsatadi. Bu MesoCeAl-100 ning qurtga o'xshash kanal tuzilishi bo'sh va g'ovakli ekanligini ko'rsatadi, bu faol moddalarning tarqalishi uchun foydalidir, shu bilan birga yuqori dispers Ce alumina matritsasida muvaffaqiyatli qo'shiladi. Avtotransport vositalarining ultra past emissiya standartiga javob beradigan nobel metall katalizator qoplama materiali gözenek tuzilishini, yaxshi gidrotermik barqarorlikni va katta kislorod saqlash hajmini ishlab chiqdi.
3.2.3 Avtotransport vositalari uchun katalizator
Avtomobil katalizatori qoplama materiallarini olish uchun Pd-Rh to'rtlamchi alyuminiy asosidagi noyob tuproqli AlCeZrTiOx va AlLaZrTiOx komplekslarini qo'llab-quvvatladi. Mezoporoz alyuminiy asosidagi noyob tuproq kompleksi Pd-Rh / ALC yaxshi chidamlilik bilan CNG avtomobil egzoz tozalash katalizatori sifatida muvaffaqiyatli ishlatilishi mumkin va CNG avtomobil chiqindi gazining asosiy komponenti bo'lgan CH4 ning konversiya samaradorligi 97,8% ga etadi. O'z-o'zini yig'ishni amalga oshirish uchun noyob tuproqli kompozit materialni tayyorlash uchun gidrotermal bir bosqichli usulni qabul qiling, metastabil holatga ega va yuqori agregatsiyaga ega buyurtma qilingan mezopor prekursorlar sintez qilindi va RE-Al sintezi "aralash o'sish birligi" modeliga mos keladi. , Shunday qilib, avtomobil egzozlaridan keyin o'rnatilgan uch tomonlama katalitik konvertorni tozalashni amalga oshirish.
4-rasm ma (a), Co/MA(b), LaCo/MA(c), CeCo/MA(d), YCo/MA(e) va SmCo/MA(f) ning HRTEM tasvirlari
5-rasm Fe2O3/Meso-CeAl-100 ning TEM tasviri (A) va EDS element diagrammasi (b,c)
3.3 yorqin ishlash
Noyob yer elementlarining elektronlari turli energiya darajalari o'rtasida o'tish va yorug'lik chiqarish uchun osongina hayajonlanadi. Nodir tuproq ionlari ko'pincha lyuminestsent materiallarni tayyorlash uchun faollashtiruvchi sifatida ishlatiladi. Noyob tuproq ionlari alyuminiy fosfat ichi bo'sh mikrosferalar yuzasiga ko'p cho'ktirish usuli va ion almashinuvi usuli bilan yuklanishi mumkin va lyuminestsent materiallar AlPO4∶RE(La,Ce,Pr,Nd) tayyorlanishi mumkin. Lyuminestsent to'lqin uzunligi yaqin ultrabinafsha mintaqada joylashgan. MA o'zining inertsiyasi, past dielektrik o'tkazuvchanligi va past o'tkazuvchanligi tufayli yupqa plyonkalarga aylantiriladi, bu esa uni elektr va optik qurilmalar, yupqa plyonkalar, to'siqlar, sensorlar va boshqalar uchun qo'llash imkonini beradi. javob bir o'lchovli fotonik kristallar, energiya ishlab chiqarish va aks ettirishga qarshi qoplamalarni sezish uchun ishlatiladi. Ushbu qurilmalar aniq optik yo'l uzunligiga ega bo'lgan stacked plyonkalardir, shuning uchun sinishi indeksi va qalinligini nazorat qilish kerak.Hozirgi vaqtda bunday qurilmalarni loyihalash va qurish uchun yuqori sinishi indeksiga ega titan dioksidi va tsirkoniy oksidi va past sinishi indeksiga ega bo'lgan kremniy dioksidi ko'pincha ishlatiladi. . Turli sirt kimyoviy xossalariga ega bo'lgan materiallarning mavjudligi kengaymoqda, bu esa ilg'or foton sensorlarini loyihalash imkonini beradi. Optik qurilmalarni loyihalashda MA va oksigidroksid plyonkalarining kiritilishi katta imkoniyatlarni ko'rsatadi, chunki sinishi ko'rsatkichi kremniy dioksidiga o'xshaydi.Lekin kimyoviy xossalari boshqacha.
3.4 Termal barqarorlik
Haroratning oshishi bilan sinterlash MA katalizatoridan foydalanish ta'siriga jiddiy ta'sir qiladi va o'ziga xos sirt maydoni kamayadi va g-Al2O3in kristal fazasi d va th dan ch fazalariga aylanadi. Noyob tuproq materiallari yaxshi kimyoviy barqarorlik va termal barqarorlik, yuqori moslashuvchanlik va oson mavjud va arzon xom ashyoga ega. Noyob tuproq elementlarining qo'shilishi tashuvchining termal barqarorligini, yuqori haroratli oksidlanish qarshiligini va mexanik xususiyatlarini yaxshilashi va tashuvchining sirt kislotaligini sozlashi mumkin.La va Ce eng ko'p ishlatiladigan va o'rganilgan modifikatsiya elementlari. Lu Weiguang va boshqalar noyob tuproq elementlarining qo'shilishi alumina zarralarining ommaviy tarqalishini samarali ravishda oldini olishini aniqladilar, La va Ce alumina yuzasida gidroksil guruhlarini himoya qildilar, sinterlash va fazaviy o'zgarishlarni inhibe qildilar va yuqori haroratning mezopor tuzilishga zararini kamaytiradilar. . Tayyorlangan alumina hali ham yuqori o'ziga xos sirt maydoni va g'ovak hajmiga ega. Biroq, juda ko'p yoki juda kam noyob tuproq elementi aluminaning termal barqarorligini pasaytiradi. Li Yanqiu va boshqalar. g-Al2O3 ga 5% La2O3 qo'shildi, bu termal barqarorlikni yaxshiladi va alumina tashuvchisining g'ovak hajmini va o'ziga xos sirt maydonini oshirdi. 6-rasmdan ko'rinib turibdiki, g-Al2O3 ga qo'shilgan La2O3, noyob tuproq kompozit tashuvchisining termal barqarorligini yaxshilang.
Nano-tolali zarralarni La dan MA bilan doping qilish jarayonida MA-La ning BET yuzasi va g'ovak hajmi issiqlik bilan ishlov berish harorati ko'tarilganda MA dan yuqori bo'ladi va La bilan doping yuqori haroratda sinterlanishni aniq kechiktiruvchi ta'sirga ega. harorat. shaklda ko'rsatilganidek. 7, haroratning oshishi bilan La donning o'sishi va faza o'zgarishi reaktsiyasini inhibe qiladi, anjir. 7a va 7c nano-tolali zarrachalarning to'planishini ko'rsatadi. rasmda. 7b, 1200 ℃ da kalsinlash natijasida hosil bo'lgan katta zarrachalarning diametri taxminan 100 nm. Bu MA ning sezilarli sinterlanishini ko'rsatadi. Bundan tashqari, MA-1200 bilan solishtirganda, MA-La-1200 issiqlik bilan ishlov berishdan keyin yig'ilmaydi. La qo'shilishi bilan nano-tolali zarralar yaxshiroq sinterlash qobiliyatiga ega. yuqori kalsinlanish haroratida ham doplangan La hali ham MA yuzasida yuqori darajada tarqalgan. La modifikatsiyalangan MA C3H8 oksidlanish reaktsiyasida Pd katalizatorining tashuvchisi sifatida ishlatilishi mumkin.
6-rasm Noyob tuproq elementlari bilan va ularsiz aluminani sinterlashning struktur modeli
7-rasm. MA-400 (a), MA-1200(b), MA-La-400(c) va MA-La-1200(d) ning TEM tasvirlari
4 Xulosa
Noyob tuproq modifikatsiyalangan MA materiallarini tayyorlash va funktsional qo'llash jarayoni joriy etildi. Noyob tuproq modifikatsiyalangan MA keng qo'llaniladi. Katalitik dastur, termal barqarorlik va adsorbsiya bo'yicha ko'plab tadqiqotlar olib borilgan bo'lsa-da, ko'plab materiallar yuqori narxga ega, past doping miqdori, yomon tartib va sanoatlashtirish qiyin. Kelajakda quyidagi ishlarni bajarish kerak: noyob tuproq modifikatsiyalangan MA tarkibi va tuzilishini optimallashtirish, tegishli jarayonni tanlash,Funktsional rivojlanish bilan tanishish; Xarajatlarni kamaytirish va sanoat ishlab chiqarishini amalga oshirish uchun funktsional jarayonga asoslangan jarayonni boshqarish modelini yaratish; Xitoyning noyob yer resurslarining afzalliklarini maksimal darajada oshirish uchun biz noyob tuproq MA modifikatsiyasi mexanizmini o'rganishimiz, noyob tuproq modifikatsiyalangan MA tayyorlash nazariyasi va jarayonini takomillashtirishimiz kerak.
Fond loyihasi: Shaanxi ilm-fan va texnologiya umumiy innovatsiya loyihasi (2011-KTDZ01-04-01); Shensi provinsiyasi 2019 yil maxsus ilmiy tadqiqot loyihasi (19JK0490); Xi 'an arxitektura va texnologiya universitetining Huaqing kollejining 2020 yil maxsus ilmiy tadqiqot loyihasi (20KY02)
Manba: Nodir yer
Yuborilgan vaqt: 15-iyun-2021